[發明專利]一種基于QR分解的預編碼方法

有效

• 申請號: 201810433491.7
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108599821B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 廖楓;魏寧
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于無線通信技術領域，具體的說是一種基于QR分解的預編碼方法。本發明在基站的預編碼中采用混合預編碼，并且在基站的基帶預編碼中引入矢量擾動技術，在引入矢量擾動技術時結合發射端的功率限制條件，重新設計了基帶處理流程，使得在基帶對用戶原始數據符號的擾動就可以讓基站混合預編碼處理后的發送信號功率達到最小，這樣便可以提高接收端等效信噪比，提升系統誤碼率性能。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體的說是一種基于QR分解的預編碼方法。

背景技術

毫米波技術和大規模多輸入多輸出(Muti-Input Muti-Output,MIMO)技術被認為是為來5G關鍵技術的一部分，因此引起了學術界和工業界的廣泛關注。毫米波具有大量可利用的頻譜資源，有希望使下一代移動通信的數據傳輸速率提高到Gbps以上。結合毫米波傳播特性和大規模天線陣列的特性，混合預編碼技術成為毫米波大規模MIMO系統中重要的信號處理方法，它能有效抵抗多徑衰落，減少傳輸數據流之間干擾，從而提高頻譜效率。混合預編碼也即聯合了數字預編碼和模擬預編碼的一項預編碼技術。

對于單用戶寬帶毫米波MIMO系統，目前常用的有混合ZF預編碼方法，如圖1所示，基站BS處配置了N_TX根發射天線，具有N_RF根射頻鏈，并且N_RF＜＜N_TX，用戶端配置了N_RX根天線，一般來說，用戶端天線數較少，因此我們認為用戶端每根天線均配置了一根射頻鏈，這樣用戶接收的數據流數S就和用戶端的射頻鏈數相等。同時我們設定基站使用S根射頻鏈來支持用戶的數據流傳輸，即N_RF＝S。基站所有天線與用戶之間的毫米波信道表示為H。如圖2所示，單用戶毫米波MIMO系統使用混合ZF預編碼的下行傳輸：

首先，基站基于SRS的信道估計獲得各個子載波上的信道矩陣H[k]，計算出頻域信道間采樣協方差矩陣對其進行特征值分解得到令表示由矩陣R的N_RF個主特征值向量構成的矩陣。

其次得到模擬預編碼矩陣F_RF：

其中A表示任意一個N_RF×N_RF維的滿秩矩陣。為了滿足射頻模擬預編碼矩陣F_RF的恒模限制，最終得到:

然后得到每子載波上的基帶數字預編碼矩陣F_BB[k]：

F_BB[k]＝H_e[k]^H(H_e[k]H_e[k]^H)^-1

其中H_e[k]＝H[k]F_RF表示子載波k上的基帶等效信道。基站將各個子載波上的調制符號矢量u[k]分別乘以基帶數字預編碼矩陣和射頻模擬預編碼矩陣，得到信號矢量s[k]＝F_RFF_BB[k]u[k]。

最后，基站通過對各個子載波上的信號矢量u[k]的功率歸一化獲得發射信號矢量x[k]＝u[k]/β_k，其中β_k＝||s[k]||²。

假設基站獲得理想CSIT，經過下行信道H[k]，子載波k接收到的下行傳輸信號為其中u_k為基站在子載波k上發送的調制符號，n_k為子載波k上的高斯白噪聲。

首先，用戶通過基于UERS的等效信道估計獲得

然后，用戶將接收到的下行傳輸信號y_k乘以得到調制符號